浙江煤山P/T之交碳同位素对有机碳埋藏的指示意义

根据碳酸盐碳同位素和有机(干酪根) 碳同位素记录, 结合碳循环模式, 计算得到了浙江煤山全球二叠系-三叠系界线层型剖面第23-40层的有机碳埋藏分数f_org.在第23-24层和第27-29层下部出现f_org的两个高峰值, 与绿硫细菌反映的两个缺氧环境条件相对应.在第25-26层和第32-34层出现两个f_org低谷值, 与2-甲基藿烷指示的两次蓝细菌繁盛(第26层和第29层上部到第34层) 基本吻合.这些结果反映了f_org与埋藏时的氧化还原条件密切相关.f_org与总有机碳含量TOC的关系比较复杂, 一些TOC较高的层位(如第26层) f_org却较低, 而一些TOC较低的层位(如第27层) f_org却较高, 反映了原始生产力对TOC的重要贡献.根据原始生产力和f_org得到的原始有机埋藏量, 可以校正现今测得的残余TOC.本次研究结果说明, 同步有机-无机碳同位素分析, 在建立一定碳循环模型的基础上, 计算有机碳埋藏分数, 可有效指示有机质埋藏状态, 进而为建立生物-环境-有机碳埋藏的耦合关系模型提供基础.      

西北太平洋深海有机碳埋藏演化及其气候环境意义

西北太平洋发育差异显著的亚极涡和亚热涡海洋环流体系,具有不同的沉积源汇过程,可能影响海盆尺度有机碳的埋藏演化。本文通过系统整理亚极涡和亚热涡内深海沉积记录资料,建立了30 ka以来西北太平洋不同纬度深海有机碳(TOC)的埋藏演化记录,并探讨其控制因素。结果表明,受生产力、水体氧化还原条件和矿物保护等因素的影响,TOC埋藏通量(Mass Accumulation Rate, MAR_TOC)呈北高南低分布态势。末次冰消期亚极涡区MAR_TOC高值可能与水体层化减弱、垂向混合增强而导致的生产力较高有关,而末次冰期亚热涡区MAR_TOC高值则可能与风尘输入增强和底层水体相对还原有关,更利于有机碳的沉积和保存。此外,有机碳在深海的沉积埋藏过程和机制与矿物作用等密切相关,例如矿物压舱作用或更有利于亚极地高纬度深海有机碳的沉积埋藏。本研究有助于系统认识不同纬度深海有机碳埋藏保存的控制机制及其气候环境意义。     

西菲律宾海现代风尘物质组成特征及其物源指示意义

为识别西菲律宾海现代风尘物质的具体来源及其携带动力,本次研究于2015年冬季对西菲律宾海上空风尘进行了采集,并系统分析了碎屑态组分的矿物组成和常、微量元素组合特征.西菲律宾海现代风尘沉积物中碎屑矿物成分主要有石英、伊利石、斜长石和石膏等,矿物形态均呈次棱角状,具有明显的风成沉积特征.所研究样品的Al₂O₃-TiO₂投影主要与鄂尔多斯沙漠和巴丹吉林沙漠物质相似,而其微量元素Zr-Th-Sc组成则表现为鄂尔多斯沙漠和塔克拉玛干沙漠物质的两端元混合,说明鄂尔多斯沙漠是西菲律宾海现代风尘的主要源区,而塔克拉玛干沙漠和巴丹吉林沙漠的风尘输入对该区的影响较小.后向轨迹分析表明,西菲律宾海冬季的风尘携带动力主要是东亚冬季风.      

贵州新民剖面晚二叠世碳同位素变化特征及有机碳埋藏的意义

根据碳循环模式,通过无机碳和有机碳碳同位素记录,半定量-定量地计算了贵州新民剖面晚二叠世有机碳埋藏分数forg,同时结合表征古海洋初级生产力的疑源类、藻类与菌孢的丰度值,详细分析了有机碳埋藏分数forg、古海洋生产力与岩石中保存的残余TOC之间的耦合关系。该研究发现新民剖面晚二叠世初级生产力较有机碳埋藏分数forg对残余TOC的贡献更大。但这一结果仍需进一步论证:新民剖面和煤山剖面forg与δ13Ccarb的高度相关性暗示forg主要受控于δ13Ccarb,而在Kump碳循环模型中忽略了晚二叠世火山活动对无机碳同位素组成的重要影响。     

石家庄地区地下水中溶解性有机碳同位素特征及其环境指示意义

溶解性有机碳(DOC)是地下水中微生物代谢活动的主要能量来源,δ13CDOC值是指示DOC来源及生物代谢活动的重要参数.通过对石家庄地区浅层地下水中DOC浓度及δ13CDOC特征进行分析,结合相应的水化学检测,探讨了δ13CDOC值对地下水环境演化的指示作用.结果表明:DOC浓度及其同位素特征均受到天然及人为两方面影响,表现出一定的空间特征.在垂向上,除石家庄西北部地区以外,研究区地下水中DOC浓度随地下水埋深的增大有降低趋势,δ13CDOC随地下水埋深的增大而增大;石家庄西北部地区具有一定特殊性,地下水埋深较浅,交替强烈,TOC含量较高,而DOC浓度较低,δ13CDOC值偏负.在水平方向上,滹沱河沿岸地区,沿地下水流向,DOC浓度逐渐降低,δ13CDOC值逐渐偏正.石家庄南部地区受污灌影响,DOC浓度较高,δ13CDOC值偏负.研究区地下水埋藏深度、补给条件、径流特征以及人为作用均对地下水中DOC浓度及其同位素特征产生显著影响.δ13CDOC值与SO42-、NO3-浓度的相关关系指示出研究区地下水中反硝化作用和硫酸盐还原作用的发生,从吴家营、宋营一带开始逐渐由硝酸盐还原环境向硫酸盐还原环境过渡;沿地下水流向,地下水环境还原程度增强.     

有机碳和有机分子碳同位素的地球化学意义

有机碳和有机分子碳同位素组成的研究不仅在沉积地层对比，油－油，油－源对比研究方向发挥了独特作用，而且在古气候，古环境研究方面更具有广阔的应用剪影。开展对全球气候变化及全球碳循环有重要意义的有机碳碳同位素组成及分布研究和对生物演化，恢复古生态，古环境有重要意义的化石及沉积物中有机分子的碳同位素成及分布研究已势在必行。     

西北冰洋加拿大海盆MIS 8期以来的物源变化及其指示的北极冰盖和洋流的演化

基于对中国第七次北极考察在西北冰洋获得的ARC7-LIC岩芯上部1 m（加拿大海盆近阿尔法脊一侧）自MIS 8期（约300 ka）以来的粘土矿物和全样Sr-Nd-Pb同位素的分析,判断北冰洋中心沉积物源的变化及其所反映的冰盖和表层洋流的演化。结果显示：在MIS 8、MIS5.4、MIS5.1、MIS3期中期冰筏事件以及末次冰消期,北美劳伦冰盖生长规模较大,研究区域的沉积被北美物源主导;相对地,MIS 6、MIS4期的沉积由西伯利亚物源-穿极流模式主导,反映了欧亚大陆冰盖的大规模发育。同时,研究区域在MIS 7、MIS5期的间冰期/间冰阶的沉积也与MIS 3、MIS1期的沉积有所区别。MIS 7、MIS5期的间冰期/间冰阶表现为西伯利亚物源以及穿极流控制下的沉积,而MIS 3期和全新世则表现为北美物源以及波弗特环流作用下的沉积特征,这一差异说明中-晚第四纪间冰阶段北冰洋表层洋流的位置在晚更新世前后发生了变迁。

     

白令海与西北冰洋表层沉积物中四醚膜类脂物研究及其生态和环境指示意义

通过对中国第3次和第4次北极考察在白令海和西北冰洋采集的65个表层样沉积物中生物标记物四醚膜类脂物(GDGTs)的研究,发现西北冰洋表层沉积物中类异戊二烯和支链GDGTs的浓度分布大致以楚科奇海和波弗特海的陆坡为界线,呈现南高北低的特征,这一特征主要与水体生产力和陆源有机质的输入量有关.基于GDGTs的陆源输入指数BIT显示,从楚科奇海北部到高纬度区的阿尔法脊,陆源有机质的相对比例明显增加,与有机碳稳定同位素等结果一致,表明BIT可以用来指示北极陆源有机质输入量的变化.应用前人TEXL86-SST方程估算的研究区表面海水温度SST与现代年均SST和夏季平均SST的相关性较差,原因可能与陆源输入的类异戊二烯GDGTs干扰以及低的古菌生产力有关.从季节性海冰覆盖区到永久性海冰覆盖区,基于支链GDGTs的环化指数CBT明显升高,可能反映了CBT对海冰覆盖状况的响应,但其响应机制还不清楚.基于支链GDGTs的环化指数CBT和甲基化指数MBT估算的北极陆地年均大气温度和土壤pH差异较大,可能是由表层沉积物的来源复杂以及混合作用造成的.     

西北冰洋冰筏碎屑指示的MIS 5以来冰盖和洋流的演化历史

通过西北冰洋楚科奇边缘地区4个柱状沉积物组成的岩芯断面,分析MIS 5以来粗颗粒（>250 μm）冰筏碎屑（IRD）的岩矿组成,确定西北冰洋不同时期IRD的来源和搬运模式,进而重建MIS 5以来欧亚冰盖和北美冰盖的消长以及北冰洋海盆中表层洋流的演化历史。研究结果显示MIS 5.5和MIS 5.1期间,波弗特环流的影响范围大于MIS 1期,而在MIS 5.4~5.2期间,波弗特环流的影响范围小于现代;MIS 4期间,岩芯中发现了大量来源于欧亚冰盖或东西伯利亚海冰盖的冰川浊积物,冰盖可能扩张到了楚科奇边缘地区南部;在同一时期,在楚科奇边缘地区南部的岩芯中IRD几乎全部为铁锰结核,可能受到了欧亚冰盖或东西伯利亚海冰盖的影响,但铁锰结核与欧亚冰盖的关系仍需进一步研究;MIS 3期间,波弗特环流的影响范围和强度略弱于现代;在末次冰盛期,研究区受到以劳伦冰盖为主要来源的冰川浊积物输入;在末次冰消期,研究区发生了一次来源于北美劳伦冰盖的冰融水排泄事件;在MIS 1期,西北冰洋主要受到波弗特环流的控制,将来源于加拿大北极富含碎屑碳酸岩的IRD带入北冰洋海盆。

     

不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级(全样、＞ 63 μm、63 ～ 30 μm、30 ～ 11 μm和＜11 μm),分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成.结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小(0.8％),其次为杜蒙沙地(1.9％),道路表土最大(2.7％).大部分杜蒙沙地样品(66.7％)和小部分科尔沁沙地样品(37.5％)以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同.碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大(＞ 63 μm-→63 ～ 30μm→30～ 11 μm),后增幅较小(30～11μm→＜11μm).沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验.大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小(＜1.8‰),并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小.杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异(在63 ～ 30 μm粒级组分表现最为明显),且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性.     

不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级（全样、>63 μm、63~30 μm、30~11 μm和<11 μm）,分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成。结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小（0.8%）,其次为杜蒙沙地（1.9%）,道路表土最大（2.7%）。大部分杜蒙沙地样品（66.7%）和小部分科尔沁沙地样品（37.5%）以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同。碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大（>63 μm→63~30 μm→30~11 μm）,后增幅较小（30~11 μm→<11 μm）。沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验。大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小（<1.8‰）,并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小。杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异（在63~30 μm粒级组分表现最为明显）,且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性。     

泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域.通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ13C)以及粒度等指标的分析,基于210Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的...     

盆地陆源碎屑沉积物对源区构造背景的指示意义

盆地陆源碎屑沉积物对源区构造演化有重要的指示作用，目前利用盆地陆源碎屑沉积物示踪源区，反演源区构造演化的方法很多，包括沉积碎屑组分分析方法、地球化学分析方法及同位素年代学方法等。结合实例分析，简要介绍了这几种方法目前的研究进展及存在问题。由于盆地沉积碎屑组分、副（重）矿物及地球化学方法仅能够提供源区物质组成方面的信息，因此在应用上有很大的局限性。而同位素年代学方法则可以提供源区年龄组成方面的信息，锆石 U-Pb及FT年代学的结合，是一种新的突破。结合区域构造背景，有选择地进行多种方法综合分析应是行之有效的手段。     

西北冰洋阿尔法脊晚第四纪的陆源沉积物记录及其古环境意义

通过西北冰洋阿尔法脊B84A孔中—晚第四纪以来的沉积物颜色旋回,Mn、Ca元素相对含量、颜色反射率、有孔虫丰度、冰筏碎屑(IRD)含量、粒度组分及其敏感性分析的综合研究,建立了B84A孔的地层年代框架,其沉积物被划分为MIS 12～MIS 1的沉积序列。阿尔法脊B84A孔可以识别出12个IRD事件,它们大多出现在冰消期,并认为其源区为加拿大北极群岛地区。这些IRD事件反映了加拿大北极冰盖的崩塌和气候变化。阿尔法脊B84A孔沉积物的环境敏感组分分别为细组分(4～9μm)和粗组分(19～53μm),两者的变化趋势相反,主要由海冰和洋流进行搬运,指示了洋流的强度变化。B84A孔的平均沉积速率约为0.4 cm/ka,与阿尔法脊周围地区沉积速率相近。相比于近岸的高沉积速率,其限制因素主要为大面积海冰覆盖造成的较低的生产力和由于长距离搬运造成的较低的陆源输入量。     

近2000年南海北部沉积有机碳的来源及埋藏记录

在气候变化和人类活动日益增强的背景下, 河口近海碳源汇途径的变化对区域乃至全球碳循环有着深刻的影响。本研究对南海北部河口-近岸-陆架海区3根沉积物柱状样顶部沉积记录约2000年的样品进行了有机碳(TOC)和总氮(TN)含量与稳定同位素组成等地球化学指标的分析。结果显示, 南海北部沉积物TOC含量在过去2000年表现出稳步增加的趋势。根据稳定碳同位素(δ¹³C)和TOC/TN比值构建的蒙特卡洛模拟估算, 发现不同海区沉积有机碳的来源存在差异, 其中陆源有机碳在近岸区贡献最高, 河口区次之, 南海北部陆坡贡献最小。在时间尺度上, 陆坡区TOC来源在过去2000年维持稳定, 而河口近岸区中海源有机碳比例不断增加, 特别是河口区海源有机碳在过去1000年快速增加, 同时与TN的变化存在显著的正相关关系, 反映了人类活动持续输入的陆源营养盐促进了海洋初级生产力的升高; 另一方面, 河口区陆源有机碳的减少主要归因于华南地区减弱的东亚夏季风和人类活动与沿海地区大规模的围垦活动等。不同于河口近岸海区, 南海北部陆坡沉积物有机碳埋藏的增加主要与东亚冬季风增强对营养盐供应和初级生产力的调控密切关联。整体而言, 人类活动和气候变化共同控制着近2000年南海北部沉积物有机碳埋藏的演变过程。

     

长江流域悬浮物磁性特征及其物源指示意义

通过分析长江干流及主要支流表层悬浮物的环境磁学参数特征(类型、含量及粒度)及其空间变化,探讨环境磁学对河流物源示踪的意义。结果表明,长江悬浮物磁性矿物特征以磁铁矿为主,含有少量赤铁矿及针铁矿。上游不完整反铁磁性矿物含量高于中下游,反映四川盆地广泛分布的紫红色砂页岩的影响。受攀枝花钒钛磁铁矿影响,干流磁性矿物含量上游高于中下游,表现为在攀枝花处迅速增加,向下游逐渐降低并在经过三峡后显著降低,说明三峡大坝对上游磁性矿物有明显的拦截作用。支流中雅砻江、汉江及湘江较高的磁性矿物含量分别受控于流域出露的源岩及工农业等人为影响。长江悬浮物χfd %大于5 % ,表明样品中含有超顺磁颗粒。受流域地势及气候影响,磁性颗粒的粒径从上游至下游逐渐变细。长江悬浮物磁性特征能够在一定程度上反映物源特征,但长江地质条件复杂,气候类型空间变异大,且流域人为影响较大(三峡大坝等),使得利用磁性矿物特征示踪物源受到限制。     

松辽盆地南部通辽-通榆地区姚家组铀、铁和有机碳分布及指示意义

松辽盆地南部近几年不断实现找矿新突破,对影响成矿作用的因素也有不同的认识。通过对选区的砂岩样品进行微量铀、铁和有机碳的含量测试,分析其分布情况,进而分别论述其与铀成矿的关系。结果表明,微量铀可以直接反应铀元素的富集程度,铁和有机碳对铀成矿起到积极作用。在含矿层中最重要的含铁矿物黄铁矿和有机碳均可提高砂体的还原容量,铀矿物多与黄铁矿和有机碳密切共生,有机碳被氧化可使砂体酸化,从而促进铀的富集沉淀。此外,钻孔揭露的铀矿化基本处于Fe2+/Fe3+值在1～3之间的氧化-还原区域和有机碳含量在0.07%～0.23%的区域。通过对上述分析讨论,最终在莫力庙-花吐古拉地区和衙门营子-通榆地区圈定铀成矿远景区两片,为下一步勘查工作提供依据。     

梁子湖沉积物有机质碳同位素特征及其古气候指示意义

分析了梁子湖8.35 kaB.P.以来沉积物中有机质δ(13C)的组成特征,并与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ(13C)序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ(13C)序列进行了对比,探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响.研究表明,梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境.5.98 kaB.P.以前δ(13C)值偏负,气候温暖湿润,有机质以湖泊内源水生生物为主,δ(13C)值与湖泊生产力有关.其早期东亚季风对该区的影响占较大优势.全新世大暖期中期(5.98～3.67 kaB.P.),气候持续暖湿,温度与降水达到顶峰,δ(13C)值也达到序列中的最小阶段,其δ(13C)值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系.3.67～3.29 kaB.P.是气候突变期,δ(13C)值变幅达6‰.3.29 kaB.P.以后δ(13C)值逐渐偏正,气候逐渐变冷干,沉积环境发生较大变化,有机质以陆源C3植物碎屑为主,此时期东亚季风开始加强,印度洋季风持续减弱,但该区受印度洋季风影响更强烈.研究显示,东亚季风与印度洋季风强弱转换和时空迁移的影响对长江中游地区气候环境的演化具有重要作用.     

海坨山岩体中黑云母的成分特征及其指示意义

海坨山岩体位于北京市延庆区与河北省怀来县的交界处,为一大型复式岩基,前人对于其成因类型及形成环境方面的研究程度较低。黑云母是花岗岩中最为常见的暗色造岩矿物之一,其化学成分对生长环境较为敏感,可提供熔体的物理化学条件等信息,反映岩浆演化和结晶条件,故研究岩体中黑云母的成分特征,对研究其岩浆物质来源,分析其岩浆形成环境,探讨其与成岩作用的关系具有很好的指示意义。本文通过电子探针方法,对海坨山岩体中黑云母的化学成分特征进行了分析和研究,并在此基础上,对该岩体的岩浆物质来源与形成环境条件进行了研究与探讨。研究显示,海坨山岩体中的黑云母,具有富铁、镁,贫硅、铝的特征,钛的含量较高,属于镁质黑云母。其成分特征表明,海坨山岩体属I型花岗岩,其岩浆物质来源于上地幔与下地壳,形成于相对高温高压的较深环境。     

酒西盆地中新生代碎屑组分特征及指示意义

通过岩石碎屑成分分析,研究酒西盆地砂砾岩储集层沉积碎屑成分特征对物源属性、盆-山格局演化及油气成藏特征的指示意义。研究表明,酒西盆地下白垩统下沟组砂岩成分成熟度低,物源构造属性以再旋回造山带和部分岩浆弧为特征,物源岩石类型主要为中酸性岩浆岩和变质岩(沉积岩碎屑极少),岩石成分及其组合显示盆地东、西部的物源差异明显;古近系白杨河组在岩石成分、岩屑组成上与下白垩统下沟组砂岩有较大不同,显示物源属性的明显改变。物源属性的改变在一定程度上反映构造格局分异、盆-山格局的演变历程,控制了酒西盆地内油气富集和晚期成藏特征。碎屑成分特征在一定程度上决定了储集层的储集空间类型及裂缝发育规律,值得进一步深入研究。